(57)【要約】【課題】集電装置付きハイブリッド自動車及びその運行システムに関し、車両全体の製造コストを抑制することができ、広く普及させることができるようにする。【解決手段】駆動輪２６を回転駆動する走行用エンジン２０と、エンジン２０の回転駆動力を駆動輪２６に伝達する第１の駆動力伝達系と、からなる第１駆動系統と、架線２から電力を受ける集電装置３０と、集電装置３０によって受けた電力によって回転し駆動輪を回転駆動する走行用モータ３２と、モータ３２の回転駆動力を駆動輪３６に伝達する第１の駆動力伝達系とは別の第２の駆動力伝達系と、からなる第２駆動系統と、第１駆動系統と第２駆動系統とを統合制御する統合制御手段４０とを備えるように構成する。【選択図】図１
2010254150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を回転駆動する走行用内燃機関と、該走行用内燃機関の回転駆動力を前記駆動輪に伝達する第１の駆動力伝達系と、からなる第１駆動系統と、
架線から電力を受ける集電装置と、該集電装置によって受けた電力によって回転し前記駆動輪を回転駆動する走行用モータと、該走行用モータの回転駆動力を前記駆動輪に伝達する前記第１の駆動力伝達系とは別の第２の駆動力伝達系と、からなる第２駆動系統と、
前記第１駆動系統と前記第２駆動系統とを統合制御する統合制御手段とを備えている
ことを特徴とする、集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項２】
前記駆動輪として、前記第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と、前記第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とは、別個の駆動輪である
ことを特徴とする、請求項１記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項３】
前記駆動輪として、前記第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と、前記第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とは、共通の駆動輪であって、
前記第１の駆動力伝達系は前記共通駆動輪の終減速機の第１入力軸に接続され、前記第２の駆動力伝達系は前記共通駆動輪の終減速機の第２入力軸に接続されている
ことを特徴とする、請求項１記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項４】
前記走行用内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、前記集電装置を制御する集電制御手段と、前記走行用モータを制御するモータ制御手段と、を備え、
前記統合制御手段は、前記内燃機関制御手段と前記集電制御手段と前記モータ制御手段とを統合制御する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項５】
車両の走行モードとして、少なくとも、前記走行用モータの回転駆動力のみにより前記車両を走行駆動するモータ走行モードと、前記走行用内燃機関の回転駆動力のみにより前記車両を走行駆動する内燃機関走行モードと、が備えられ、
前記走行モードの何れかを選択する走行モード選択手段を備え、
前記統合制御手段は、走行中に、前記走行モード選択手段により前記走行用内燃機関を使用する走行モードから前記モータ走行モードへと切り替えられると、前記走行用モータの作動回転数が予め設定された所定回転数以上になったことを条件に、作動していた前記走行用内燃機関を停止する
ことを特徴とする、請求項４記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項６】
前記車両の走行している道路の前方に前記架線が設備されているか否かを判定する架線判定手段を更に備え、
前記統合制御手段は、前記走行用モータを使用する走行モードでの走行中に前記架線判定手段により前記道路の前方に前記架線が設備されていないと判定されたら、前記架線が設備されていない領域に進入する前に前記走行モード選択手段による走行モードの選択にかかわらず前記内燃機関走行モードへと自動で切り替える
ことを特徴とする、請求項５記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項７】
前記集電装置は、前記架線から電力を受ける使用位置と、電力を受けない格納位置との間で可動に構成されると共に、
前記集電装置が前記架線から電力を受けうる位置にあるか否かを判定する車両位置判定手段を更に備え、
前記集電制御手段は、前記走行モード選択手段により前記走行用モータを使用する走行モードが選択されている際には、前記車両位置判定手段により前記集電装置が前記架線から電力を受けうる位置にあると判定されたら前記集電装置を前記使用位置に設定して集電を実施し、前記走行モード選択手段により前記内燃機関走行モードが選択されている際には、前記集電装置を前記格納位置に設定して集電を実施しない
ことを特徴とする、請求項６記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項８】
前記架線から電力を受けない場合にも一時的に前記走行用モータに電力を供給して前記走行用モータを作動可能にする貯電装置と、
車両の制動エネルギを回収して電気エネルギとして前記貯電手段に貯留すると共に、前記架線から受けた電力のうち走行に使用しない余剰電気エネルギについても回収して前記貯電手段に貯留する電気エネルギ回収装置とを備えている
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の集電装置付きハイブリッド自動車。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の集電装置付きハイブリッド自動車を運行するシステムであって、
前記架線を装備した走行レーンを有する架線付き道路と、
前記架線付き道路に接続する前記架線を装備しない架線なし接続道路と、
前記架線付き道路及び前記架線なし接続道路の双方の道路側と、前記の何れかの道路を走行している前記集電装置付きハイブリッド自動車及びその他の前記架線を使用可能な自動車との間で通信を行う路車間通信手段と、
前記路車間通信手段によって前記各自動車からの前記架線の使用要求情報を得て、これに基づいて前記架線への給電状態を制御する給電制御手段と、を備えている
ことを特徴とする、集電装置付きハイブリッド自動車の運行システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線から電力を受ける集電装置を備えたハイブリッド自動車及びその運行システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境への着目から、燃料消費量の抑制やＣＯ２をはじめとした排出ガスの抑制の上で有効である、いわゆる電気自動車やハイブリッド自動車の開発及び実用化が進められている。ただし、エンジン（内燃機関或いは原動機）を搭載せずにモータ（電動機）のみによって走行する電気自動車の場合、電気エネルギは車両に搭載するバッテリのみに頼ることになり、車両に搭載可能なバッテリ容量には限度があるため、車両の航続距離が制限されてしまう。そこで、現状では、車両の航続距離を確保できるエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車を主体に実用化が進められている。
【０００３】
一方、電気エネルギを利用する鉄道車両（電車）は、架線から電力を受けて走行するため、航続距離は制限されないが、軌道を敷設する必要があり、また、これを管理しなくてはならないため、建設費用やメンテナンス費用が大きく、特定区間の大量輸送には向くが、任意区間をきめ細かく輸送するには向いていない。また、軌道上に障害物があれば、障害物の除去等の復帰作業中、長時間車両を停止しなくてはならない。
【０００４】
これに対して、かつて、ある程度普及していた「トロリーバス」に代表される、架線から電力を受けて走行する自動車（以下、集電式電気自動車という）の場合、電車と違い軌道が必要ないため、建設費用やメンテナンス費用を抑制することができ、ある程度の障害物も避けることができる。しかし、架線が必要なため架線のない道路は走行することができず、一般の自動車のような自由度はないため、現状、我が国では普及していない。
【０００５】
このような集電式電気自動車に関し、架線のない道路でも走行できるようにする技術として、特許文献１には、架線から電力を受けて作動する走行用モータ（駆動モータ）に加えて、駆動モータを駆動させる電力を発生させるため、又は、機械的動力を直接車両の駆動装置に供給するために、内燃機関を搭載した車両、つまり、集電式電気自動車にいわゆるハイブリッド技術を適用した車両が提案されている。この場合、内燃機関の出力は車両の駆動装置を構成するトランスミッションに入力される構成になっている。
【０００６】
また、特許文献２には、鉄道車両及び自動車の双方に関し、架線から電力を受けて作動する走行用モータ（駆動モータ）に加えて、駆動モータを駆動させる電力を発生させるための走行用内燃機関（エンジン）を搭載した車両、つまり、集電式電気自動車にいわゆるシリーズ式ハイブリッド車の技術を適用した車両が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平６−５１０４１８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、集電式電気自動車に内燃機関を搭載し、いわゆるハイブリッド車として構成すれば、架線のない道路でも、バッテリ容量により航続距離を制限されることなく走行できる。しかも、軌道が不用な自動車として構成すれば、道路上部又は道路内に架線を設備するだけで、内燃機関から排出ガスを発生させることなくモータを用いた走行を行うことができるようになる。
【０００９】
一方、集電式電気自動車には、トロリーポールやパンタグラフなどを備えた集電装置が必要であり大きなコスト増となる点や、この集電装置を保守管理する必要がある点や、架線を設備した道路を走行する頻度を稼げないとメリットがない点等を考慮すると、一般ドライバの運転する一般的な乗用車への適用には向いていない。
しかし、トラックやバスといった大型の商用車の場合には、架線を設備し易い高速道路などの幹線道路を長距離走行する場合が多く、集電装置を設置するためのコスト負担も、その利用頻度を高めることによって実質的に軽減することができる。また、旅客事業者や運送事業者が車両を保有するので、外部に露出する集電装置に対しても適正に保守管理することが可能である。したがって、集電装置付きハイブリッド自動車を普及させると言う点では、大型の商用車への適用が好適である。
【００１０】
ただし、このような集電装置付きハイブリッド自動車を普及させるには、集電装置を追加するだけでなく、一般には車両自体を専用車両とせずに既存車両を利用する場合にも大幅な改造を要するのが一般的であり、製造コストがかかる。また、こうした集電装置付きハイブリッド車がある程度普及しないと量産効果による車両コストの抑制は図り難い。したがって、こうした集電装置付きハイブリッド自動車を普及させるには、車両全体の製造コストを如何に抑えるかが課題となる。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するために創案されたもので、車両全体の製造コストを抑制することができ、広く普及させることができるようにした、集電装置付きハイブリッド自動車及びその運行システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明の集電装置付きハイブリッド自動車は、駆動輪を回転駆動する走行用内燃機関と、該走行用内燃機関の回転駆動力を前記駆動輪に伝達する第１の駆動力伝達系と、からなる第１駆動系統と、架線から電力を受ける集電装置と、該集電装置によって受けた電力によって回転し前記駆動輪を回転駆動する走行用モータと、該走行用モータの回転駆動力を前記駆動輪に伝達する前記第１の駆動力伝達系とは別の第２の駆動力伝達系と、からなる第２駆動系統と、前記第１駆動系統と前記第２駆動系統とを統合制御する統合制御手段とを備えていることを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
前記駆動輪として、前記第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と、前記第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とは、別個の駆動輪であることが好ましい（請求項２）。
前記駆動輪として、前記第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と、前記第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とは、共通の駆動輪であって、前記第１の駆動力伝達系は前記共通駆動輪の終減速機の第１入力軸に接続され、前記第２の駆動力伝達系は前記共通駆動輪の終減速機の第２入力軸に接続されていてもよい（請求項３）。
【００１４】
また、前記走行用内燃機関を制御する内燃機関制御手段と、前記集電装置を制御する集電制御手段と、前記走行用モータを制御するモータ制御手段と、を備え、前記統合制御手段は、前記内燃機関制御手段と前記集電制御手段と前記モータ制御手段とを統合制御することが好ましい（請求項４）。
この場合、車両の走行モードとして、少なくとも、前記走行用モータの回転駆動力のみにより前記車両を走行駆動するモータ走行モードと、前記走行用内燃機関の回転駆動力のみにより前記車両を走行駆動する内燃機関走行モードと、が備えられ、前記走行モードの何れかを選択する走行モード選択手段を備え、前記統合制御手段は、走行中に、前記走行モード選択手段により前記走行用内燃機関を使用する走行モードから前記モータ走行モードへと切り替えられると、前記走行用モータの作動回転数が予め設定された所定回転数以上になったことを条件に、作動していた前記走行用内燃機関を停止することが好ましい（請求項５）。
【００１５】
また、前記車両の走行している道路の前方に前記架線が設備されているか否かを判定する架線判定手段を更に備え、前記統合制御手段は、前記走行用モータを使用する走行モードでの走行中に前記架線判定手段により前記道路の前方に前記架線が設備されていないと判定されたら、前記架線が設備されていない領域に進入する前に前記走行モード選択手段による走行モードの選択にかかわらず前記内燃機関走行モードへと自動で切り替えることが好ましい（請求項６）。
【００１６】
この場合、前記集電装置は、前記架線から電力を受ける使用位置と、電力を受けない格納位置との間で可動に構成されると共に、前記集電装置が前記架線から電力を受けうる位置にあるか否かを判定する車両位置判定手段を更に備え、前記集電制御手段は、前記走行モード選択手段により前記走行用モータを使用する走行モードが選択されている際には、前記車両位置判定手段により前記集電装置が前記架線から電力を受けうる位置にあると判定されたら前記集電装置を前記使用位置に設定して集電を実施し、前記走行モード選択手段により前記内燃機関走行モードが選択されている際には、前記集電装置を前記格納位置に設定して集電を実施しないことが好ましい（請求項７）。
【００１７】
また、前記架線から電力を受けない場合にも一時的に前記走行用モータに電力を供給して前記走行用モータを作動可能にする貯電装置（バッテリ）と、車両の制動エネルギを回収して電気エネルギとして前記貯電手段に貯留すると共に、前記架線から受けた電力のうち走行に使用しない余剰電気エネルギについても回収して前記貯電手段に貯留する電気エネルギ回収装置とを備えていることが好ましい（請求項８）。
【００１８】
本発明の集電装置付きハイブリッド自動車の運行システムは、請求項１〜８の何れか１項に記載の集電装置付きハイブリッド自動車を運行するシステムであって、前記架線を装備した走行レーンを有する架線付き道路と、前記架線付き道路に接続する前記架線を装備しない架線なし接続道路と、前記架線付き道路及び前記架線なし接続道路の双方の道路側と、前記の何れかの道路を走行している前記集電装置付きハイブリッド自動車及びその他の前記架線を使用可能な自動車との間で通信を行う路車間通信手段と、前記路車間通信手段によって前記各自動車からの前記架線の使用要求情報を得て、これに基づいて前記架線への給電状態を制御する給電手段と、を備えていることを特徴としている（請求項９）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の集電装置付きハイブリッド自動車（請求項１）によれば、走行用内燃機関の回転駆動力を駆動輪に伝達する第１の駆動力伝達系と、走行用モータの回転駆動力を駆動輪に伝達する第２の駆動力伝達系とが、別個に設けられているので、走行用内燃機関の回転駆動力のみによって駆動輪を回転駆動する一般的な自動車に対して、集電装置と走行用モータと第２の駆動力伝達系とからなる第２駆動系統を追加するだけで、一般的な自動車の第１駆動系統に対する変更をほとんど行うことなく、集電装置付きハイブリッド自動車を構成することができ、一般的な自動車の構造の多くを利用しながら低コストで製造することができる。
【００２０】
また、駆動輪として、第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と、第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とを、別個の駆動輪として構成すれば、走行用内燃機関の回転駆動力のみによって第１の駆動輪を回転駆動する第１駆動系統を有する一般的な既存の自動車に対して、第２の駆動輪に対して第２駆動系統を追加装備するだけで、既存の自動車の第１駆動系統に対する変更を何ら行うことなく、集電装置付きハイブリッド自動車を構成することができ、一般的な自動車の構造の多くを利用しながら低コストで製造することができる（請求項２）。
【００２１】
第１駆動系統によって駆動される第１の駆動輪と第２駆動系統によって駆動される第２の駆動輪とを共通の駆動輪とした場合も、第１の駆動力伝達系を共通駆動輪の終減速機の第１入力軸に接続し、第２の駆動力伝達系を共通駆動輪の終減速機の第２入力軸に接続すれば、既存の自動車の第１駆動系統に対する変更を殆ど行うことなく、集電装置付きハイブリッド自動車を構成することができ、一般的な自動車の構造の多くを利用しながら低コストで製造することができる（請求項３）。
【００２２】
また、内燃機関制御手段によって走行用内燃機関を制御し、集電制御手段によって集電装置を制御し、モータ制御手段によって走行用モータを制御し、統合制御手段によって、内燃機関制御手段と集電制御手段とモータ制御手段とを統合制御するように構成すれば、走行用内燃機関及び走行用モータを必要に応じて適切に且つ円滑に使い分けることができるうえ、内燃機関制御手段には既存のコンピュータユニット或いは既存のコンピュータソフトウェアを流用することも可能になる（請求項４）。
【００２３】
さらに、走行モード選択手段により、車両の走行モードとして、走行用モータのみによるモータ走行モードと、走行用内燃機関のみによる内燃機関走行モードと、のいずれかを選択できるようにし、走行中に、走行用内燃機関を使用する走行モードからモータ走行モードへと切り替えられると、統合制御手段は、走行用モータの作動回転数が予め設定された所定回転数以上になったことを条件に、作動していた走行用内燃機関を停止するように構成すれば、走行用内燃機関を停止する場合には、走行用モータの回転駆動力が確保され、車両への走行駆動力が途切れてしまうという不具合も招かない（請求項５）。
【００２４】
また、走行用モータを使用する走行モードでの走行中に前方の道路が前記架線を設備されていないと判定されたら、統合制御手段が、架線を設備されていない領域に進入する前に走行モード選択手段による走行モードの選択にかかわらず内燃機関走行モードへと自動で切り替えることにより、走行用モータへの電力を確保できない場合には、走行用内燃機関の回転駆動力が確保され、車両への走行駆動力が途切れてしまうという不具合も招かない（請求項６）。
【００２５】
また、集電装置を可動に構成し、走行モード選択時に、車両位置判定手段により集電装置が架線から電力を受けうる位置にあると判定されたら集電装置を使用位置に設定して集電を実施し、走行モード選択手段により内燃機関走行モードが選択されている際には、集電装置を前記格納位置に設定して集電を実施しないように、集電制御手段による制御を構成すれば、集電装置の必要時の作動と不要時の格納とを自動で適切に行うことができる（請求項７）。
【００２６】
さらに、電気エネルギ回収装置によって、車両の制動エネルギを回収して電気エネルギとして貯電手段に貯留すると共に、架線から受けた電力のうち走行に使用しない余剰電気エネルギについても回収して貯電手段に貯留することにより、エネルギをより有効に利用することができる（請求項８）。
また、本発明の集電装置付きハイブリッド自動車の運行システム（請求項９）によれば、架線付き道路及び架線なし接続道路の双方の道路側と、これらの道路を走行している架線を使用可能な自動車との間での路車間通信手段によって、給電制御手段が、各自動車からの架線の使用要求情報を得て、これに基づいて架線への給電状態を制御するので、架線への給電を適切に行うことができ、架線を使用可能な自動車が架線からの電力を確実に得ながら走行することができる。集電装置付きハイブリッド自動車にあっては、架線付き道路では集電装置を作動させて架線からの電力を確実に利用しながらモータ走行し、内燃機関走行による排出ガスの発生や騒音等を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の駆動系を示す構成図である。
【図３】本発明の第１，２実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の運行システムを説明する模式図である。
【図４】本発明の第1実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の駆動系の制御を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の駆動系を示し、図５（ａ）はその全体構成図、図５（ｂ）はその終減速機の構成を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
まず、図１〜図４を用いて本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車を示す側面図であり、図２はその駆動系を示す構成図である。
【００２９】
図１，図２に示すように、本実施形態では、集電装置付きハイブリッド自動車を大型トラック（以下、単に「車両」とも言う）１０に適用している。この大型トラック１０は、後２軸に構成され、後２軸２５，３５のそれぞれの車輪２６，３６が駆動輪になっている。なお、後２軸及び後輪に関し、左右を区別する場合には、符号２５，３５，２６，３６に右側なら「Ｒ」を左側なら「Ｌ」を付す。
【００３０】
車両１０には、車室１１の下方に、エンジン（走行用内燃機関）２０及び前輪１４が装備されている。車室１１の後方に、荷室１２が備えられ、荷室１２の下方には、前側に後第１軸２５及び後第１駆動輪２６が、後側に後第２軸３５及びに後第２駆動輪３６が備えられている。後第１軸２５は、エンジン２０とクラッチ２１，変速機２２，プロペラシャフト２３及び第１終減速機２４を介して接続され、エンジン２０からの駆動力が後第１軸２５に装備された後第１駆動輪２６に伝達されるようになっている。
【００３１】
クラッチ２１，変速機２２，プロペラシャフト２３及び第１終減速機２４からエンジン２０の回転駆動力を駆動輪２６に伝達する第１の駆動力伝達系が構成され、この第１の駆動力伝達系にエンジン２０を含めて第１駆動系統が構成される。
荷室１２の下方の後第２軸３５の後方には、電動モータ（走行用モータ、以下、単にモータとも言う）３２が備えられ、後第２軸３５はこのモータ３２とプロペラシャフト３３及び第２終減速機３４を介して接続され、モータ３２からの駆動力が後第２軸３５に装備された後第２駆動輪３６に伝達されるようになっている。
【００３２】
プロペラシャフト３３及び第２終減速機３４からモータ３２の回転駆動力を駆動輪３６に伝達する第２の駆動力伝達系が構成され、この第２の駆動力伝達系に集電装置３０及びモータ３２を含めて第２駆動系統が構成される。
このモータ３２に電力を供給するために、車両１０の上部には、集電装置３０の集電部としてパンタグラフ（又は、トロリーポール）３１が備えられており、道路上方に配備された架線２からパンタグラフ３１を通じて電力を受けてモータ３２に供給するように構成される。架線２は、対を成す２本の架線２ａ，２ｂからなり、パンタグラフ３１も対を成す２本のパンタグラフ３１ａ，３１ｂからなり、各パンタグラフ３１ａ，３１ｂが各架線２ａ，２ｂに接続される。
【００３３】
ここでは、架線２に直流電流が供給されるものとしており、２本の架線２ａ，２ｂのうち一方が直流電流を供給される電力供給線となっていて、他方が帰電線となっている。なお、架線やパンタグラフの各２本を区別しない場合には符号２，３１を用いる。なお、２本の架線２ａ，２ｂに、交流電流を供給するようにしてもよい。
集電装置３０は、パンタグラフ３１とこのパンタグラフ３１を昇降駆動するアクチュエータ３０Ａとを備え、パンタグラフ３１は、アクチュエータ３０Ａにより、図１に実線で示すように、架線２から電力を受ける使用位置と、図１に二点鎖線で示すように、電力を受けない格納位置との間で駆動されるよう構成されている。
【００３４】
そして、エンジン２０，クラッチ２１及び変速機２２を制御する内燃機関制御手段としてのＥＮＧ−ＥＣＵ（エンジン制御用電子制御ユニット）４１と、モータ３２を制御するモータ制御手段としてのＭ−ＥＣＵ（モータ制御用電子制御ユニット）４２と、集電装置３０を制御する集電制御手段としてのＲ−ＥＣＵ（集電制御用電子制御ユニット）４３とが、備えられている。さらに、ＥＮＧ−ＥＣＵ４１と、Ｍ−ＥＣＵ４２と、Ｒ−ＥＣＵ４３とを統合制御する統合制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）４０とが、備えられている。
【００３５】
エンジン２０はディーゼルエンジンであって、ＥＮＧ−ＥＣＵ４１によって出力要求に応じて燃料噴射量が電子制御される。クラッチ２１は図示しないクラッチアクチュエータによって断接されるように構成され、変速機２２は図示しないギアシフトアクチュエータによって使用する変速ギヤを選択する機械式自動変速機として構成され、変速要求に応じて、ＥＮＧ−ＥＣＵ４１によって各アクチュエータが電子制御され、クラッチ２１の断接及び変速ギヤの切り替えが行われる。
【００３６】
モータ３２は、ここでは交流三相モータが用いられ、Ｍ−ＥＣＵ４２によって出力要求に応じて回転状態を電子制御される。なお、モータ３２は通常の力行作動の他に回生作動できるようになっており、Ｍ−ＥＣＵ４２には、車両の制動時に回生エネルギを電気エネルギとしてバッテリ（貯電手段）４７に蓄えるようにモータ３２を回生制御する機能（回生制御手段）４６が備えられている。なお、バッテリ４７に蓄えられた電力は、集電装置３０による集電状況下でこの集電に支障が生じた場合等に緊急的にモータ３２の作動に使用されるものとする。
【００３７】
また、集電装置３０は、充電制御回路４４，インバータ４５を介してモータ３２に電力を供給できるようになっており、ここでは、モータ３２に交流三相モータを用いているので、集電装置３０によって集電した直流電流をインバータ４５によって交流電流に変換してモータ３２に供給する。充電制御回路４４は、集電装置３０によって集電した電力のうちモータ３２に使用されない余剰電力をバッテリ４７に蓄えるように制御する。なお、バッテリ４７に蓄えられた電力もインバータ４５によって交流電流に変換してモータ３２に供給できるようになっている。
【００３８】
なお、充電制御回路４４とＭ−ＥＣＵ４２の回生制御手段４６及びモータ３２とから電気エネルギ回収装置が構成される。
統合制御手段としてのＥＣＵ４０は、送受信装置４８を通じて受信した道路側からの情報やＧＰＳ情報等や、図示しないアクセルペダルやブレーキペダルからの出力要求（制動要求も含む）や、走行モードを選択する選択スイッチ（走行モード選択手段）５０からの選択情報に基づいて、車両の走行モードを設定し、ＥＮＧ−ＥＣＵ４１と、Ｍ−ＥＣＵ４２と、Ｒ−ＥＣＵ４３とを統合制御する。
【００３９】
車両の走行モードとしては、モータ３２の回転駆動力のみにより車両を走行駆動するモータ走行モード（トロリー運転モード又は集電運転モードとも言う）と、エンジン２０の回転駆動力のみにより車両を走行駆動する内燃機関走行モードと、が備えられる。そして、選択スイッチ５０は、ドライバがこれらの走行モードのいずれかを選択できると共に、ＥＣＵ４０により自動で走行モードを選択する自動選択モードも選択可能になっている。
【００４０】
ＥＣＵ４０では、選択スイッチ５０により自動選択モードが設定されたらＥＣＵ４０も走行モード選択手段として機能し、道路１に架線２が設備されて、車両１０が架線２が設備された走行レーンを走行していて架線２からの集電が可能な状況下では、基本的にモータ走行モードを自動選択し、架線２からの集電が可能な状況下で特に出力が必要な場合には、併用走行モードを自動選択し、架線２からの集電が不可能な状況下では、内燃機関走行モードを自動選択する。なお、ＥＣＵ４０では、自動選択モードが選択されている場合、駆動力要求に応じて、モータ３２の回転駆動力とエンジン２０の回転駆動力とを併用して車両を走行駆動する併用走行モード（これも、トロリー運転モード又は集電運転モードに含まれる）を選択可能とする。
【００４１】
架線２からの集電が可能な状況下であるか否かは、カメラ等の架線２の存在を検知するセンサ４９をパンタグラフ３１の近傍（ここでは、パンタグラフ３１の直下）に装備してこの検知情報が得られると架線２からの集電が可能な状況下であると判定し、この検知情報が得られないと架線２からの集電が不可能な状況下であると判定することができる。ＥＣＵ４０には、パンタグラフ３１が架線２から電力を受けうる位置にあるか否かを判定する車両位置判定手段としての機能が備えられている。
【００４２】
また、ＥＣＵ４０には、ＥＣＵ４０に入力される道路側からの情報やＧＰＳ情報から、車両１０の走行している前方の道路に架線２が設備されているか否かを判定する架線判定手段としての機能が備えられている。そして、ＥＣＵ４０は、モータ３２を使用する走行モード（モータ走行モード又は併用走行モード）での走行中に架線判定手段により車両１０が走行している道路の前方に架線２が設備されていないと判定されたら、この架線２が設備されていない領域に進入する前に選択スイッチ５０による走行モードの選択にかかわらず内燃機関走行モードへと自動で切り替えるようになっている。
【００４３】
なお、Ｒ−ＥＣＵ（集電制御手段）４３は、モータ３２を使用する走行モードが選択されている際には、車両位置判定手段によりパンタグラフ３１が架線２から電力を受けうる位置にあると判定されたらパンタグラフ３１を使用位置に設定して集電を実施しモータ３２の電力を供給し、その上でモータ３２の回転数が予め設定された回転数に達したらエンジン２０を停止するようＥＣＵ４０にエンジン停止信号を送り、ＥＣＵ４０がＥＮＧ−ＥＣＵ４１を介してエンジン２０を停止させる。逆に、モータ３２の回転数が予め設定された回転数に達するまでは、エンジン２０の作動を続行する。一方、モータ３２を使用しない内燃機関走行モードが選択されている際には、エンジン２０が停止状態であればエンジン２０を始動し、パンタグラフ３１を格納位置に設定して集電を実施しないようにアクチュエータ３０ａを制御する。
【００４４】
ところで、本集電装置付きハイブリッド自動車に好適な運行システムとして、図３に示すような構成が考えられる。図３において、符号１Ａは高速道路等の自動車専用道路であり、符号１Ｂは自動車専用道路１Ａへの進入や退出をする接続路又は一般道である。自動車専用道路１Ａの一部の走行レーンには、架線２を設備している。なお、符号３は架線２を支持する支柱である。このような各道路１Ａ，１Ｂの路側には、走行する車両１０と路車間通信を行うために、送受信装置４が適宜配置されており、送受信装置４は情報センタ５に接続されている。情報センタ５では、各送受信装置４を通じた各道路１Ａ，１Ｂの車両１０からの通信情報によって、架線２を設備した自動車専用道路１Ａへの車両１０の進入や退出情報を事前に収集し、給電制御装置（給電制御手段）６に架線の使用要求情報（電力要求情報）を送るようになっている。給電制御装置６は、この使用要求情報に基づいて各部の架線２への給電状態を制御するようになっている。
【００４５】
本発明の第１実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車及びその運行システムは、上述のように構成されるので、集電装置付きハイブリッド自動車の運転は、例えば図４に示すように、モード切替を実施することができる。
まず、架線２のない道路１上を内燃機関走行モードにより走行しているものとする。
【００４６】
ここで、選択スイッチ５０により、モータ３２を使用して走行するモード（トロリー運転モード又は集電運転モード）又は自動モードが選択されている条件下で、ＥＣＵ４０により、選択スイッチ５０がモータ３２を使用して走行するモード（トロリー運転モード又は集電運転モード）を選択可能であるか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定は、車両位置判定手段により、自車両１０が架線２からの集電が可能な状況下であること、及び、架線判定手段により車両１０の前方（予め設定された一定範囲だけ前方）の道路が架線２を設備されていること、がいずれも判定されたら、選択可能であるとし、いずれかの判定が否であれば、選択不可能であるとする。
【００４７】
トロリー運転モード（モータ走行モード）が選択可能であれば、パンタグラフ３１を上昇させて使用位置にして（ステップＳ２）、走行用モータ３２へパンタグラフ３１で集電した電力を供給し（ステップＳ３）、走行用モータ３２の回転数が予め設定された所定回転数以上になったか否かを判定し（ステップＳ４）、走行用モータ３２の回転数が予め設定された所定回転数以上になったらモータ３２による力行が可能になったものとして、エンジン２０を停止して、トロリー運転（モータ走行）に移行する（ステップＳ５）。
【００４８】
一方、このトロリー運転（モータ走行）中に、トロリー運転モード（モータ走行モード）が選択不可能となると判定されたら、停止していたエンジン２０を始動し（ステップＳ６）、パンタグラフ３１を下降させて格納位置にして（ステップＳ７）、走行用モータ３２を停止して、エンジン運転（内燃機関走行）に移行する。
このようにして、本実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車によれば、後２軸の各駆動輪に対して、エンジン２０の回転駆動力を駆動輪２６に伝達する第１の駆動力伝達系と、モータ３２の回転駆動力を駆動輪３６に伝達する第２の駆動力伝達系とが、完全に別個に構成されているので、例えば、エンジン２０の回転駆動力のみによって駆動輪２６を回転駆動する一般的な自動車に対して、集電装置３０と走行用モータ３２等と第２の駆動力伝達系３３，３４とからなる第２駆動系統を追加するだけで、一般的な自動車の第１駆動系統に対する変更をほとんど行うことなく、集電装置付きハイブリッド自動車を構成することができる。
【００４９】
したがって、一般的なエンジン駆動の自動車の構造の多くを利用しながら低コストで製造することができる。なお、一般的なエンジン駆動の自動車の場合、第１終減速機２４と第２終減速機３４との間にプロペラシャフトを設けて、エンジン２０の回転駆動力を駆動輪３６に伝達するように構成する場合もある。この場合の第１終減速機には、後述の第２実施形態の終減速機２７が好適である。
【００５０】
また、ＥＣＵ４０によって，ＥＮＧ−ＥＣＵ（内燃機関制御手段）４１，Ｍ−ＥＣＵ（モータ制御手段）４２，Ｒ−ＥＣＵ（集電制御手段）４３を統合制御するので、エンジン２０及び走行用モータ３２を必要に応じて適切に且つ円滑に使い分けることができるうえ、ＥＮＧ−ＥＣＵ（内燃機関制御手段）４１には既存のコンピュータユニット或いは既存のコンピュータソフトウェアを流用することも可能であり、コスト抑制効果がある。
【００５１】
さらに、ＥＣＵ４０は、走行用モータ３２の作動回転数が予め設定された所定回転数以上になったことを条件に、作動していたエンジン２０を停止するので、エンジン２０を停止する場合には、走行用モータ３２の回転駆動力が確保され、車両１０への走行駆動力が途切れてしまうという不具合も招かない。
また、走行用モータ３２を使用する走行モードでの走行中に前方の道路１が架線２を設備されていないと判定されたら、架線２を設備されていない領域に進入する前に走行モードの選択にかかわらず内燃機関走行モードへと自動で切り替えることにより、走行用モータ３２への電力を確保できない場合にも、エンジンの回転駆動力が確保され、この場合にも車両への走行駆動力が途切れてしまうという不具合を招かない。
【００５２】
また、パンタグラフ３１が架線２から電力を受けうる位置にあるか否かに応じて、パンタグラフ３１を格納位置と作動位置とに自動で適切に設定することができるのでドライバの負担の軽減することができる。
さらに、電気エネルギ回収装置によって、車両の制動エネルギを回収して電気エネルギとしてバッテリ４７に貯留すると共に、架線２から受けた電力のうち走行に使用しない余剰電気エネルギについても回収してバッテリ４７に貯留することにより、エネルギをより有効に利用することができる。
【００５３】
また、本実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の運行システムによれば、架線付き道路１Ａ及び架線なし接続道路１Ｂの双方の道路側と、これらの道路を走行している架線を使用可能な自動車との間での路車間通信によって、給電制御装置６が、各自動車からの架線の使用要求情報を得て、これに基づいて架線２への給電状態を制御するので、架線２への給電を適切に行うことができ、車両１０は、架線２からの電力を確実に得ながら走行することができる。したがって、可能な限りモータ走行を実施し、エンジン走行による排出ガスの発生や騒音等を抑えることができる。
【００５４】
そして、トラックやバスといった大型の商用車に対して適用すると、架線を設備し易い幹線道路を長距離走行する場合が多く、集電装置を設置するためのコスト負担も、その利用頻度を高めることによって実質的に軽減することができるうえ、旅客事業者又は運送事業者が車両を保有するので、集電装置に対しても適正に保守管理することが可能である。したがって、大型の商用車への適用がかかる集電装置付きハイブリッド自動車を普及させるには好適である。
〔第２実施形態〕
次に、図５を用いて本発明の第２実施形態を説明する。
【００５５】
図５は本実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車の駆動系を示すもので、図５（ａ）はその構成図、図５（ｂ）はその終減速機のスケルトン図である。
図５に示すように、本実施形態の車両は、後１軸に構成され、この後軸２５に終減速機２７が装備され、エンジン２０からの回転駆動力がクラッチ２１，変速機２２，プロペラシャフト２３を介して終減速機２７に入力されるようになっている。そして、この終減速機２７には、プロペラシャフト３３を介してモータ３２からの回転駆動力も入力されるようになっている。
【００５６】
終減速機２７は、図５（ｂ）に示すように、前側プロペラシャフト２３と結合されたフロント入力軸２７ａと、後側プロペラシャフト３３と結合されたリヤ入力軸２７ｂとが対向して同軸配置され、これらの入力軸２７ａ，２７ｂは、ギヤを介してドライブピニオンギヤ２８に入力される。ドライブピニオンギヤ２８はリングギヤと一体を成すデフケース２９に内蔵された差動ギヤを介して出力軸２７Ｌ，２７Ｒが互いに対向して同軸配置されている。左側出力軸２７Ｌは左側駆動輪２６Ｌのドライブシャフト２５Ｌと結合され、右側出力軸２７Ｒは右側駆動輪２６Ｒのドライブシャフト２５Ｒと結合されている。
【００５７】
このような終減速機２７は、第１実施形態の後２軸の場合でエンジン２０によって後２軸の各駆動輪２６，３６を駆動する場合の第１終減速機（前側終減速機）に適用されるものを流用することができる。
上記の構成を除いた各部は、本実施形態も第１実施形態と同様に構成されるので説明を省略する。
【００５８】
したがって、クラッチ２１，変速機２２，プロペラシャフト２３及び終減速機２７の入力軸２７ａとからエンジン２０の回転駆動力を駆動輪２６に伝達する第１の駆動力伝達系が構成され、この第１の駆動力伝達系にエンジン２０を含めて第１駆動系統が構成される。
また、プロペラシャフト３３及び終減速機２７の入力軸２７ｂとからモータ３２の回転駆動力を駆動輪２６に伝達する第２の駆動力伝達系が構成され、この第２の駆動力伝達系に集電装置３０及びモータ３２を含めて第２駆動系統が構成される。
【００５９】
本発明の第２実施形態にかかる集電装置付きハイブリッド自動車は、上述のように構成されるので、第１実施形態のものと略同様な効果が得られるのと共に、エンジン２０とモータ３２とにより、共通の駆動輪２６を駆動するように構成しながら、エンジン２０のみによる駆動方式の一般車両に対して、既存の終減速機２７を利用した僅かな部品交換と第２駆動系統の追加とによって低コストに車両を製造することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でかかる実施の形態に対して適宜変更して実施しうるものである。
例えば、各実施形態では、大型トラックへの適用例を説明したが、本発明は、トラックやバスといった大型の商用車に好適であるが、その他の種々の自動車への適用も可能である。
【００６１】
また、各実施形態では、架線２を支柱３により上方に設けたが、道路に架線２を敷設しても良い。このような場合には、集電装置３０を車両１０の下方側に設ければ良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
化石燃料消費の抑制やＣＯ２をはじめとした排出ガスの抑制の観点から電力を用いる走行頻度を増加させるために、自動車や自動車運行システムに広く適用でき、特に、トラックやバスといった大型の商用車に用いて、新たな自動車運行システムを構築するのに好適であり、大型商用車の製造産業や車両の運行管理産業等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  集電装置付きハイブリッド自動車（車両）
２５，３５  後軸
２６，３６  駆動輪
２０  エンジン（走行用内燃機関）
２１  クラッチ
２２  変速機
２３，３３  プロペラシャフト
２４，２７，３４  終減速機
２８  ドライブピニオンギヤ
２９  リングギヤと一体を成すデフケース
３０  集電装置
３１，３１ａ，３ｂ  集電部としてのパンタグラフ（トロリーポール）
３２  電動モータ（走行用モータ）
２，２ａ，２ｂ  架線
４０  統合制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）
４１  内燃機関制御手段としてのＥＮＧ−ＥＣＵ（エンジン制御用電子制御ユニット）
４２  モータ制御手段としてのＭ−ＥＣＵ（モータ制御用電子制御ユニット）
４３  集電制御手段としてのＲ−ＥＣＵ（集電制御用電子制御ユニット）
４４  充電制御回路
４５  インバータ
４６  回生制御手段
４７  バッテリ（貯電手段）
４８  送受信装置
５０  選択スイッチ（走行モード選択手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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